ｑｉｕｙｕｃｈｉｎａｃｏｐｙｒｉｇｈｔ煤的潔凈利用ｑｉｕｙｕｃｈｉｎａ２０１２交大ｃｏｐｙｒｉｇｈｔｑｉｕｙｕｃｈｉｎａ＠１６３．ｃｏｍ注：根據譚厚章老師最后一節課所說知識點總結而成。譚子曰：如果把這個都掌握了，就能考１００。。。。。個人整理，不保證全對，差不多吧。。。。。和其他版本一起看吧～考研的親，加油！！！

煤的潔凈利用西安交通大學２０１２第一章緒論1、一次能源和二次能源：一次能源指現存于自然界的能源，包括化石能源(煤炭、石油、天然氣等)、核燃料、可再生能源(水能、太陽能、風能、地熱、生物質能、海洋能、潮汐能等)等。二次能源是指將一次能源轉化而成的能源產品，如電力、煤氣、焦炭、柴油、汽油、液化石油氣等。2、中國一次能源消費結構：2002年中國一次能源消費結構為煤炭占66.1%；石油占23.40％；天然氣占2.70％；核能和水電分別占0.70％和7.10％。預計到2020年中國一次能源消費為煤炭57.80%；石油20.90％；天然氣8.20％；水電9.70％；核能3％；新能源0.40％。3、世界一次能源儲采比：2002年世界石油、天然氣和煤炭的儲采比分別為40.6、60.8和2042003年世界石油、天然氣和煤炭的儲采比分別為41.0、67.1和192.0百度最新《BP世界能源統計年鑒2012》世界煤炭、天然氣、石油的儲采比分別為１１２年、６４年和５２年.答：２００＋，６０＋，４０＋就好中國能源生產消費中存在的問題和帶來的環境壓力：能源資源不足。中國能源資源總量雖然比較豐富，但人均資源占有量相對較少能源資源地域分布不平衡，資源與區域經濟發展矛盾突出。總體上講，是北多南少、西富東貧能源生產消費結構與世界其他國家顯著不同。煤炭在中國能源資源中占絕對優勢地位，石油、天然氣資源短缺能源效率低下，雖然中國節能工作取得了巨大的成績，平均每年節能率為5%，但平均能源效率與世界先進水平相比仍有較大的差距。潔凈煤技術主要包括以下幾個方面：(1)燃燒前的煤炭加工和轉化技術，包括選煤、型煤、配煤、水煤漿、煤炭氣化液化、煤的干餾技術。(2)煤的燃燒技術，主要是潔凈煤發電技術，包括低NOx燃燒技術、煤氣化聯合循環發電技術(IntegratedGasificationCombinedCycle，IGCC)、循環流化床燃燒技術及聯合循環發電技術(FBC)、超臨界超超臨界發電技術，以及未來的與燃料電池結合的聯合循環系統。(3)燃燒后的煙氣凈化技術，包括煙氣脫硫技術、煙氣脫氮技術、煙氣除塵技術、CO2捕捉技術等。(4)煤炭開發利用中的污染控制，煤層氣資源開發利用、廢棄物的處理與利用、煉焦廠、水泥廠、化肥廠等煤炭利用中的污染控制技術等。第二章煤氣化煤炭氣化：指用煤炭作原料來生產工業燃料氣、民用煤氣和化工原料氣。它是潔凈、高效利用煤炭的最主要途徑，是許多能源高技術的關鍵技術和重要環節。如燃料電池、煤氣聯合循環發電技術等，煤制氣應用領域非常廣泛。煤碳氣化的基本原理：煤碳氣化方法，按煤在氣化爐內狀態分：a)移動床(固定床)氣化法；(b)流化床氣化法；(c)氣流床氣化法；(d)熔融床氣化法煤氣化的過程1、預熱干燥階段；2、干餾裂解階段；3、氣化階段；4、燃燒階段；流化床氣化爐優點：煤種適應性強可利用劣質煤氣化強度大產品煤氣中不含有焦油和酚類而且0-10㎜的碎煤不必篩分，加工簡單流化床氣化爐的基本特性密相流化層和稀相流化層：顆粒濃度急劇變化的位置，就可認為是密相流化層的高度；密相流化之上稱為稀相區。夾帶分離高度TDH(transportdisengagingheight)：從密相流化層表面迸裂的氣泡夾帶固體顆粒進入上升氣流中，開始由于氣泡的爆裂作用，截面上的速度分布是不均勻的。逐漸地速度變為截面平均的氣流速度。此時，沿著高度向上，終端速度大于氣流速度的較大顆粒逐次落回床內。較低終端速度的較小顆粒則繼續上升，達到一定高度后氣流中所含固體顆粒的濃度幾乎保持不變。這一夾帶變成恒定的高度叫做夾帶分離高度TDH；這一點是裝設除塵器入口最經濟的位置，也是設計流化床的重要參數。自由空間高度從密相流化層頂部到爐氣出口（除塵器入口）的實際距離叫做自由空間高度。煤氣化的基本反應⒈碳與氧的基本反應碳完全燃燒反應C+O2→CO2+Q1碳的不完全燃燒反應C+1/2O2→CO+Q2一氧化碳燃燒反應CO+1/2O2→CO2+Q3二氧化碳還原反應C+CO2→2CO–Q4碳完全燃燒反應和不完全燃燒反應為初始物質間的反應，所以稱一次反應，一氧化碳燃燒反應和二氧化碳還原反應為初級產物與始物質之間的反應，稱為二次反應。2.碳與水蒸氣間發生下列反應：P17水煤氣反應C+H2O→CO+H2–Q5C+H2O→CO2+2H2–Q6水煤氣平衡反應（或稱一氧化碳變換反應）CO+H2O→CO2+H2+Q73.甲烷生成反應C+2H2→CH4+Q8CO+3H2→CH4+H2O+Q9CO2+4H2→CH4+2H2O+Q102CO+2H2→CH4+CO2+Q112C+2H2O→CH4+CO2+Q12所有合成甲烷的反應都是體積縮小的反應。加壓很有利于反應的進行。第三章煤的液化煤炭液化的基本原理雖然煤與石油主要組成元素都是C、H、O等，但煤的基本結構單元是以縮合芳環為主體的帶有側鏈和官能團的大分子，而石油則為烷烴、環烷烴和芳烴的混合物。因此煤的摩爾質量大，一般＞5000，而石油約為200，汽油約為110。此外，煤的H/C原子比比較小，小于1.0，而石油的H/C原子比大于1.5。因此，在煤的液化過程中必須加氫，以提高H/C原子比，才能獲得與石油性質相似的液體產品。所以煤液化的主要問題是將煤中的H/C原子比調整到合適的數值。煤炭的液化分為直接液化和間接液化兩大類：加氫法、抽提法和合成法。前兩種方法是煤的直接液化1、煤炭直接液化工藝：在液化反應器內，煤漿被加氫液化，其產物經高、低溫兩級三相分離，高溫可分離出重質油餾分和固體殘渣，低溫分離出中輕質油餾分和氣態烴。第一段的液化反應主要是將煤加氫溶解，獲得較高產率的重質液化油.第二段是將第一段產生的重質產物進一步液化，以獲得更多的輕質液化油及少量氣體.第四章水煤漿水煤漿概念：煤漿概念是指以煤粉同其他流體調制成的一種漿狀燃料(如油煤漿、水煤漿和甲醇煤漿等)。水煤漿是由大約65%的煤、34%的水和1%的添加劑通過物理加工得到的一種低污染、高效率、可管道輸送的代油煤基流體燃料。水煤漿的特點1、水煤漿為多孔隙的煤和水的混合物，具有類似重油燃料油的流動特性。2、水煤漿在制造過程中需進行凈化處理，可除去原料煤中灰分的50％一75％，黃鐵礦(無機硫)40%-90%，同時可回收原料煤發熱量的90％～98％。3、把原煤的開采、洗選和水煤漿的制造過程結合起來，在通過管道輸送，具有更好的經濟性。4、由于水煤漿很容易做到在壓力下給煤，因此它可成為加壓煤氣化爐和增壓循環流化床鍋爐的一種理想燃料。第五章高效低污染發電技術大容量高參數超臨界、超超臨界鍋爐關鍵技術：材料問題最主要的是奧氏體鋼的使用問題。奧氏體鋼比鐵素體鋼具有更高的熱強性和抗高溫氧化、腐蝕性，但同時也存在膨脹系數大、熱導性差、晶間腐蝕、應力腐蝕開裂敏感和異種鋼焊接等諸多問題。我國大容量超臨界、超超臨界鍋爐蒸汽參數的發展應分為兩個階段第一階段：由于提高蒸汽的溫度對提高機組熱效率更有益，因此早期可采用較低主蒸汽壓力，主要提高蒸汽溫度，即：主蒸汽壓力宜采用25～28MPa左右，蒸汽溫度以580～610℃為宜。這樣，與常規超臨界鍋爐相比，主要是提高過熱器與再熱器高溫段的材料等級。第二階段：在總結第一階段機組的設計與運行經驗的基礎上，同時提高蒸汽的壓力和溫度參數，即：主蒸汽壓力為31.8MPa～35.8MPa左右，蒸汽溫度為650℃～700℃或更高。蒸汽的壓力和溫度全部提高后，機組熱效率將進一步提高，當然鍋爐整個受壓系統的設計也都將發生變化。螺旋管圈水冷壁的最大特點：是在達到足夠的質量流速的同時，其管徑和管數可不受爐膛周界尺寸的限制，解決了周界尺寸與質量流速之間的矛盾，只要增減螺旋上升角度，就可以改變管數，在管徑選用上有一定的靈活性，可以采用較大管徑的光管水冷壁。螺旋管圈的盤繞圈數與上升角度和爐膛高度鍋爐布置型式與燃燒方式大容量電站鍋爐的總體布置型式主要有兩種，即形爐和塔式爐.型布置是國內外中大容量鍋爐用的最廣泛的布置形式。對于超臨界和超超臨界鍋爐，國外除德國、丹麥等歐洲國家因多燃用褐煤而多采用塔式爐布置外，大多數采用型布置。我國現役及在建的亞臨界和超臨界鍋爐中，型鍋爐也占絕大多數，只有少數由歐洲進口的鍋爐采用塔式爐布置。直流燃燒器切圓燃燒和旋流燃燒器前墻或對沖燃燒是目前應用最為廣泛的煤粉燃燒方式。在國外，只要鍋爐制造廠一經確定，其燃燒器的型式也就確定了，因為他們都有各自的傳統技術，例如：美國CE公司技術的特點之一就是采用直流燃燒器切圓燃燒方式，與ALSTOM－CE同屬一個技術流派的日本三菱重工在燃燒器布置方面也采取相同的策略，而美國B&W公司、俄羅斯等習慣采用旋流燃燒器前后墻對沖燃燒方式。什么是流態化？利用流動流體的作用，將固體顆粒群懸浮起來，從而使固體顆粒具有某些流體表觀特征，這種流體與固體間的接觸方式稱為流態化循環流化床燃燒的特點：燃料適應性廣，燃燒效率高特殊的爐內傳熱傳質過程低溫動力控制燃燒高速度、高濃度、高通量的固體物料流態化循環過程高強度的熱量、質量、動量傳遞過程低污染燃燒方式低硫排放爐內脫硫低NOx排放；燃燒溫度低，相對N2O高整體式煤氣化－蒸汽聯合循環系統(IGCC)燃氣－蒸汽聯合循環：利用燃氣輪機循環吸熱平均溫度高和蒸汽輪機循環放熱平均溫度低的特點，各取所長，把這兩種循環聯合起來。它以Brayton循環作為其頂循環；作為第一工質的燃氣經燃氣輪機后，具有較高溫度的排氣進入余熱鍋爐，其余熱作為第二工質的水/蒸汽所回收；蒸汽進入蒸汽輪機后，由冷凝器冷凝回收，構成封閉的Rankine底循環。選擇合適的底循環，頂循環的高溫排氣余熱可得到很好的回收，這樣既增加了總的輸出功率，又利用了燃氣輪機和蒸汽輪機各自的優點，使整個循環的熱效率得到了很大的提高。優點：熱效率高，發電效率高，可用率高環保性能好負荷變化和啟動迅速燃料電池的基本原理，分類：原理：燃料電池是一種能量轉換裝置。它按電化學原理，等溫地把貯存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能。分類：堿性氫氧燃料電池以氫氧化鉀或氫氧化鈉為電解質。導電離子為OH－在陽極發生氧化反應：H2+2OH－→2H2O+2e－陰極發生還原反應：1/2O2+H2O+2e－→2OH－標準電極總反應為：1/2O2+H2→H2O磷酸型燃料電池以磷酸為電解質，重整氣為燃料，空氣為氧化劑。導電離子H＋陽極反應：H2→2H＋+2e－陰極反應：1/2O2+2H++2e－→H2O總反應：1/2O2+H2→H2O質子交換膜燃料電池：以全氟磺酸型固體聚合物為電解質，/碳或鉑-釕/碳為電催化劑，氫或凈化重整氣為燃料，空氣或純氧為氧化劑。氫燃料電池的基本原理：燃料電池主要由燃料極、空氣極和電解質組成，空氣極能夠吸附空氣，燃料極可以吸附氫氣，并帶有催化劑，電解質板為飽含KOH等溶液的多孔性材料。當向燃料極充以氫氣時，氫氣由于催化作用轉變成氫離子，而釋放電子。電子沿著燃料極與空氣極之間的外電路流向空氣極，形成電流。在空氣極，電子使氧成為氧離子，然后經過電解質氫、氧離子結合成為水分子。反應方程式H2→2H++2e－1/2O2+2H++2e－→H2OH2+1/2O2→H2O燃料電池的特點高效直接將化學能轉化為電能。它不通過熱機過程，因此不受卡諾循環的限制。在理論上它的熱電轉化效率可達85%～90%環境友好燃料電池的燃料是通過礦物燃料來制取的。在制取過程中，其二氧化碳的排放量比熱機過程減少40%以上，這對緩解地球的溫室效應是十分重要的。燃料電池是按電化學原理發電，不經過熱機的燃燒過程，所以以純氫為燃料時，它的化學反應產物僅為水，從根本上消除了氮的氧化物、硫的氧化物及二氧化碳等的排安靜燃料電池按電化學原理工作，運動部件很少。因此它工作時安靜，噪音很低可靠性高堿性燃料電池和磷酸燃料電池的運行均證明燃料電池的運行高度可靠，可作為各種應急電源和不間斷電源使用。低NOX燃燒及脫硝相關煤燃燒過程中，生成NOX的途徑⑴熱力型NOX（ThermalNOX）,它是空氣中氮氣在高溫下氧化而生成的NOX。⑵燃料型NOX（FuelNOX）,它是燃料中含有的氮化合物在燃燒過程中熱分解而又接著氧化而成的NOX。⑶快速型NOX（PromptNOX）它是燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團如CH等反應生成的NOX低NOX燃燒技術空氣分級低NOX燃燒技術燃料分級低NOx燃燒技術煙氣再循環低NOx排放技術低NOx燃燒器：四角切圓、旋流燃燒器煙氣脫硝放法：ＳＣＲ：選擇性催化還原法(SelectiveCatalyticReduction，SCR)的原理是在催化劑作用下，還原劑NH3在相對較低的溫度下將NO和NO2還原成N2煙氣脫硫相關濕法煙氣脫硫：整個脫硫系統位于燃煤鍋爐煙道的末端、除塵系統之后，脫硫過程在溶液中進行，脫硫劑和脫硫生成物均為濕態，其脫硫過程的反應溫度低于露點，所以脫硫以后的煙氣一般需經再加熱才能從煙囪排出。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫從除塵器出來的煙氣一般要經過一個熱交換器，然后進入吸收塔，在吸收塔里SO2直接和磨細的石灰石懸浮液接觸并被吸收去除。新鮮的石灰石漿液不斷地加入到吸收塔底部的持液槽中，被洗滌后的煙氣通過除霧器，然后從煙囪排到大氣中。反應產物從塔中取出，然后被送去脫水或進一步進行處理。主要反應為煙氣中的SO2先溶解于吸收液中，形成亞硫酸，再與石灰石（C